雷东强博士：单螺杆膨胀机的研究进展

2013年8月12日至14日，由中国可再生能源学会、中国工程热物理学会及科技部高新技术发展及产业化司联合主办，中国科学院电工研究所、国家太阳能光热产业技术创新战略联盟承办，国际太阳能热发电和热化学组织、海南省可再生能源协会、首航节能光热技术股份有限公司和皇明太阳能股份有限公司协办的“第七届太阳能热发电技术三亚国际论坛”在海南省三亚市隆重召开。本届论坛部分代表的发言内容和观点总结如下：

单螺杆膨胀机的研究：1）开发了四种型号单螺杆制冷压缩机，通过调整螺杆、星轮与壳体间隙，提高建工精度，膨胀机效率从36.14%提高到60.12%；2）对压缩空气单螺杆膨胀机性能进行了试验。建立了三个压缩空气单螺杆膨胀性能试验台；分析研究了压力及转速对单螺杆膨胀机性能的影响；3）以水蒸汽为工质进行了单螺杆彭胀机的性能试验，获得了转速、压力对单螺杆膨胀机技术经济性能的影响规律，结果表明，水蒸汽单螺杆膨胀机效率明显高于压缩空气，达到了66%，膨胀机最优转速也明显高于压缩空气，达到了3400r/min；4）提出了单螺杆膨胀机有机朗肯循环低温热源发电系统方案，分析比较了工质、循环流程结构、运行参数等对系统性能的影响规律，获得了适合不同热源单螺杆膨胀机优化方案。建立了ORC实验系统，初步获得了实验数据；5）研制单螺杆膨胀机余压发电系统，且首套单螺杆膨胀发电机组拟安装在中石油西气东输管道公司郑州分输压气站，压气站将提供以下配套设施：天然气工艺系统接入、供配电、压缩干燥空气、接地系统等。

首先，介绍了本项目的背景意义及研究内容，其次，汇报了项目的研究进展与阶段成果：1）测试相应材料的热膨胀系数，完成多种玻璃与金属匹配、非匹配封接实验和封接残余热应力测试实验；建立封接残余热应力有限元数学模型，通过实验和理论分析，完成残余热应力形成规律及其影响因素，并优化封接材料、结构及其工艺。2）完成集热管在槽式系统运行的36米实验测试系统搭建；建立了集热管在周向非均匀、稳态热流边界条件下集热管传热数学模型，完成了采用Monte Carlo光线跟踪方法得出集热管承受的周向非均匀太阳辐射热流密度分布的边界条件，目前实验测试与理论分析正在进行中。3）建立了集热管在极端条件下集热管热-应力耦合三维数值分析模型，理论分析和实验准备进行中。本项目已发表相关国际期刊论文2篇（SCI&EI收录），国内期刊1篇，国际会议论文1篇（接收）。(供稿：国家太阳能光热产业技术创新战略联盟)